(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定空間の露点を測定するための露点計であって、
表面と背面とを有し、これら表面と背面との間を通過する熱流の熱流量を計測する熱流センサと、
前記熱流センサが取り付けられ、当該熱流センサの背面に熱伝導可能な熱流形成部と、
前記熱流形成部の温度又は前記熱流センサの温度を計測する温度検出部と、
前記測定空間の温度を計測する測定空間温度検出部と、
前記測定空間の露点を算出する演算処理部と、を備え、
前記熱流形成部は、当該熱流形成部内の熱の移動により前記熱流センサの背面の温度を変化させて当該背面と前記表面との間に温度差を設けることにより前記熱流センサ内を通過する熱流を形成し、
前記演算処理部は、前記熱流が形成されたときの前記熱流センサにおける熱収支に基づく関係式を用いて、前記測定空間温度検出部での温度の計測位置と前記温度検出部での温度の計測位置との間の熱抵抗値と、前記温度検出部により計測される温度と、前記測定空間温度検出部により計測される温度と、前記熱流センサにより計測される熱流量と、から前記測定空間の露点を算出する露点計。
【請求項２】
前記熱流形成部は、前記測定空間と当該測定空間に対して断熱部で隔てられる外部空間とに跨って配置されるヒートパイプを有し、
前記熱流センサは、前記背面が前記ヒートパイプの測定空間内に位置する部位と熱伝導可能となるように前記熱流形成部の測定空間内に位置する部位に取り付けられる請求項１に記載の露点計。
【請求項３】
前記熱流形成部に取り付けられる第１の断熱部を備え、
前記熱流形成部は、前記測定空間と当該測定空間に対して第２の断熱部で隔てられる外部空間とに跨って配置されるヒートパイプを有し、
前記熱流センサは、前記背面が前記ヒートパイプの外部空間内に位置する部位と熱伝導可能となるように前記熱流形成部の外部空間内に位置する部位に取り付けられ、
前記第１の断熱部は、前記熱流センサの表面を残して当該熱流センサと前記熱流形成部の外部空間内に位置する部位とを囲う請求項１に記載の露点計。
【請求項４】
前記ヒートパイプは、前記熱流センサの背面と対応する形状の取付面を有し、
前記熱流センサは、その背面が前記取付面と接するように前記ヒートパイプに取り付けられる請求項２又は３に記載の露点計。
【請求項５】
前記熱流形成部は、ペルチェ素子を有し、
前記熱流センサは、その背面が前記ペルチェ素子の吸熱側部位と熱伝導可能となるように前記熱流形成部に取り付けられる請求項１に記載の露点計。
【請求項６】
前記熱流センサは、前記ペルチェ素子の吸熱側部位に取り付けられ、
前記ペルチェ素子は、前記吸熱側部位が前記熱流センサを介して前記測定空間内の熱を吸熱可能で、且つ、放熱側部位が前記吸熱側部位によって吸熱された前記熱を当該測定空間に対して断熱部で隔てられる外部空間へ放熱可能に配置される請求項５に記載の露点計。
【請求項７】
前記熱流形成部は、前記熱流センサを挟んで前記吸熱側部位と反対側に配置されると共に前記測定空間内に少なくとも一部を露出させて当該測定空間内の熱を前記熱流センサを介して前記吸熱側部位に供給可能な伝熱部材を備え、
前記ペルチェ素子は、前記放熱側部位が前記外部空間内に位置するように配置される請求項６に記載の露点計。
【請求項８】
前記ペルチェ素子と、前記吸熱側部位に取り付けられた熱流センサとが前記測定空間内に位置するように配置される請求項５に記載の露点計。
【請求項９】
測定空間の露点を測定するための露点計であって、
表面と背面とを有し、これら表面と背面との間を通過する熱流の熱流量を計測する第１の熱流センサと、
表面と背面とを有し、これら表面と背面との間を通過する熱流の熱流量を計測する第２の熱流センサと、
前記第１の熱流センサが取り付けられ、当該第１の熱流センサの背面に熱伝導可能な第１の熱流形成部と、
前記第２の熱流センサが取り付けられ、当該第２の熱流センサの背面に熱伝導可能な第２の熱流形成部と、
前記第１及び第２の熱流形成部の温度、又は前記第１及び第２の熱流センサの温度をそれぞれ計測する温度検出部と、
前記測定空間の温度を計測する測定空間温度検出部と、
前記測定空間の露点を算出する演算処理部と、を備え、
前記第１の熱流形成部は、当該第１の熱流形成部内の熱の移動により前記第１の熱流センサの背面の温度を変化させて当該背面と前記表面との間に温度差を設けることにより当該第１の熱流センサ内を通過する熱流を形成し、
前記第２の熱流形成部は、当該第２の熱流形成部内の熱の移動により前記第２の熱流センサの背面の温度を変化させて当該背面と前記表面との間に温度差を設けることにより当該第２の熱流センサ内を通過する熱流を形成すると共に、前記第２の熱流センサ内を通過する熱流の熱流量が前記第１の熱流センサ内を通過する熱流の熱流量と異なる量となるようにし、
前記演算処理部は、前記熱流が形成されたときの各熱流センサにおける熱収支に基づく関係式を用いて、前記温度検出部により計測される前記第１及び第２の熱流形成部又は前記第１及び第２の熱流センサの温度と、前記測定空間温度検出部により計測される前記測定空間の温度と、前記第１及び第２の熱流センサによりそれぞれ計測される熱流量と、から前記測定空間の露点を算出する露点計。
【請求項１０】
測定空間の相対湿度を測定するための湿度計であって、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の露点計と、
前記露点計の演算処理部により求められた露点に基づいて前記測定空間の相対湿度を算出する湿度演算処理部と、を備える湿度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露点計、及び湿度計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定空間の露点を計測する露点計として種々のものが知られている。例えば、下記の特許文献１には、鏡面冷却式露点計が開示されている。この鏡面冷却式露点計は、反射鏡表面温度が被測定気体の露点を下回ると、結露によって反射鏡表面の光学的反射率が低下するという原理を利用したものである。
【０００３】
具体的には、この露点計では被測定気体が導入されるハウジングが設けられ、そのハウジング外の第１光源素子及び第２光源素子から参照光及び測定光がそれぞれ光ファイバを経てハウジング内に導入される。参照光は、ハウジング内の測定用光路を直進したあと光ファイバにより第１受光素子に案内される一方、測定光は、ハウジング内で反射鏡の鏡面で反射されたあと光ファイバにより第２受光素子に案内される。前記反射鏡には、制御回路によって冷却能力が制御されるヒートポンプが設けられ、制御回路は、第１受光素子及び第２受光素子で受光した参照光及び測定光の光量に基づき、反射鏡の鏡面に生じた結露量が一定となるようにヒートポンプを制御して反射鏡の温度を調整する。
【０００４】
このように構成される鏡面冷却式露点計では、反射鏡に被測定気体を接触させてこの被測定気体に含まれる水分により鏡面を結露させ、制御回路による反射鏡の温度調整によって鏡面の結露量が一定となったときの反射鏡の温度が露点として導出される。
【０００５】
また、下記の特許文献２には、乾湿球を用いて湿度を計測する湿度計が開示されている。この湿度計では、同型の乾球温度計と湿球温度計が並べて設置されていると共に、湿球温度計の下方に水の入ったタンクが置かれており、このタンク内の水に浸されたガーゼ等からなるウィックによって湿球温度計の感部が包まれている。そして、乾球温度計が示す乾球温度と湿球温度計が示す湿球温度との差から相対湿度を求めるように構成されている。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の露点計は、２つの光源素子、２つの受光素子、複数の光ファイバ、反射鏡、ヒートポンプ、測温体、ヒートポンプの制御回路及び温度計測用回路等の非常に多くの構成部材によって構成されており、構造が複雑になる。
【０００７】
一方、上記特許文献２の湿度計は、ウィックが古くなって汚れてくると水を吸い上げる力が弱まるため、その度に煩雑なウィックの交換作業を行う必要がある。このため、湿度計のメンテナンスに係る作業負担が大きくなる。
【０００８】
そこで、下記の特許文献３の露点計及び湿度計が開発された。この露点計及び湿度計は、測定空間とこの測定空間から断熱部により隔てられた外部空間とに跨って配置されたヒートパイプ（伝熱部）を用い、このヒートパイプの外部空間内に位置する外側部位を冷却することにより当該ヒートパイプの測定空間内に位置する内側部位の表面温度が露点と略等しくなることを利用して、測定空間の露点及び相対湿度を求める。
【０００９】
具体的に、露点計は、測定空間とその外側の外部空間とを断熱部（断熱壁）により隔てる恒温恒湿槽と、断熱部を貫通して測定空間と外部空間とに跨るように配置されるヒートパイプと、ヒートパイプの内側部位の表面温度を検出する外面温度検出部とを備える。
【００１０】
この露点計では、ヒートパイプの外側部位が冷却され、そのときのヒートパイプの内側部位（即ち、作動流体が蒸発する部位）の表面温度が測定空間の露点として検出される。
【００１１】
このように、上記の露点計によれば、ヒートパイプと、外面温度検出部とで構成されるので、従来の鏡面冷却式露点計のように多数の部材で構成されるものに比べて、構造を簡略化することができた。また、この露点計は、従来の乾湿球湿度計のように測定にウィックを必要としないので、古くなって水の吸い上げが悪くなる毎にウィックを交換するといったメンテナンスに係る作業負担を軽減することができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−１９４７５６号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０２１８５３号公報
【特許文献３】国際特許出願公開ＷＯ２００８／１２３３１３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献３の露点計では、測定空間が特定の湿度範囲内でないと伝熱部（ヒートパイプ）の内側部位の表面温度と測定空間の露点とが近似しないことが判明した。このため、上記の露点計では、露点を精度よく計測できる湿度範囲が狭いという問題があることが判明した。
【００１４】
そこで、メンテナンス性がよく且つ簡略な構造でありながら、広い湿度範囲において露点を測定可能な露点計、及び湿度計を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、上記課題を解決すべく以下の知見に着目した。
【００１６】
この知見は、熱流センサ内を通過する熱流の熱収支に関するものである。具体的には、熱流センサ内を通過するように測定空間内の熱を移動させたときに、測定空間から熱流センサ（又は当該熱流センサへ熱伝導可能に配置される部材）へ入る顕熱と、熱流センサ（又は前記部材）の結露によって熱流センサ（又は前記部材）へ供給された潜熱とを合わせた熱量が熱流センサ内を通過する熱流の量（熱流量）と等しくなるといった熱収支が測定空間の湿度に応じて潜熱が変化し成り立つというものである。
【００１７】
この知見に基づき、本発明者らは、前記の熱収支を露点の観点から精査した結果、熱流センサ内を通過する熱流を形成するための部材（熱流形成部）又は熱流センサの温度、測定空間の温度、及び熱流センサ内を通過する熱流の熱流量と、露点との間に所定の関係式が成り立つことを発見した。
【００１８】
本発明は、この関係式に着目することによってなされたものであり、測定空間の露点を測定するための露点計であって、表面と背面とを有し、これら表面と背面との間を通過する熱流の熱流量を計測する熱流センサと、前記熱流センサが取り付けられ、当該熱流センサの背面に熱伝導可能な熱流形成部と、前記熱流形成部の温度又は前記熱流センサの温度を計測する温度検出部と、前記測定空間の温度を計測する測定空間温度検出部と、前記測定空間の露点を算出する演算処理部と、を備える。そして、前記熱流形成部は、当該熱流形成部内の熱の移動により前記熱流センサの背面の温度を変化させて当該背面と前記表面との間に温度差を設けることにより前記熱流センサ内を通過する熱流を形成し、前記演算処理部は、前記熱流が形成されたときの前記熱流センサにおける熱収支に基づく関係式を用い、前記測定空間温度検出部での温度の計測位置と前記温度検出部での温度の計測位置との間の熱抵抗値と、前記温度検出部により計測される温度と、前記測定空間温度検出部により計測される温度と、前記熱流センサにより計測される熱流量と、から前記測定空間の露点を算出する。
【００１９】
この露点計によれば、熱流形成部又は熱流センサの温度、測定空間の温度、及び熱流センサの表面と背面との間（熱流センサ内）を通過した熱流の熱流量を計測し、これらと、所定の熱抵抗値（測定空間温度検出部での温度の計測位置と温度検出部での温度の計測位置との間の熱抵抗値）とを、その内部を通過する熱流が形成されたときの熱流センサにおける熱収支に基づく関係式に代入することにより、広い湿度範囲において測定空間の露点を精度よく求めることができる。これは、測定空間の湿度に応じて潜熱が変化することにより成り立つ前記の熱流センサにおける熱収支に基づく関係式を用いて露点を算出するためである。
【００２０】
また、当該露点計では、熱流センサと、熱流形成部と、温度検出部と、測定空間温度検出部と、演算処理部とにより構成されるので、従来の鏡面冷却式露点計のように非常に多くの部材で構成されるものに比べて構造を簡略化することができる。また、この露点計は、従来の乾湿球湿度計のようにウィックを必要としないので、古くなって水の吸い上げが悪くなる毎にウィックを交換するといったメンテナンスに係る作業負担を軽減することができる。従って、本発明による露点計では、メンテナンスに係る作業負担を軽減しながら、構造を簡略化することができる。
【００２１】
本発明にかかる露点計においては、前記熱流形成部は、前記測定空間と当該測定空間に対して断熱部で隔てられる外部空間とに跨って配置されるヒートパイプを有し、前記熱流センサは、前記背面が前記ヒートパイプの測定空間内に位置する部位と熱伝導可能となるように前記熱流形成部の測定空間内に位置する部位に取り付けられてもよい。
【００２２】
かかる構成によれば、ヒートパイプにおいて内部空間内に位置する部位（内部側部位）から外部空間内に位置する部位（外部側部位）へ当該ヒートパイプ内の熱が移動することによって内部側部位と熱伝導可能な熱流センサの背面の温度が変化して当該背面と表面との間に温度差が生じ、これにより、内部側部位が熱流センサを介して測定空間内の熱を吸熱する。その結果、熱流センサ内を通過する熱流が形成される。
【００２３】
具体的には、ヒートパイプにおいて内部側部位から外部側部位へ熱が移動することにより、内部側部位の温度が低下し、当該部位と熱伝導可能な熱流センサの背面の温度が低下して熱流センサの表面の温度よりも低くなる。これにより、測定空間内の熱が熱流センサの表面と背面との間を通過して内部側部位に入り、熱流センサ内に測定空間内の熱による熱流が形成される。
【００２４】
また、熱流形成部が熱抵抗の小さなヒートパイプを備えることにより、応答性の優れた露点計が得られる。
【００２５】
尚、熱流センサは、熱流形成部の外部空間内に位置する部位に取り付けられてもよい。この場合、具体的には、露点計は、前記熱流形成部に取り付けられる第１の断熱部を備え、前記熱流形成部は、前記測定空間と当該測定空間に対して第２の断熱部で隔てられる外部空間とに跨って配置されるヒートパイプを有し、前記熱流センサは、前記背面が前記ヒートパイプの外部空間内に位置する部位と熱伝導可能となるように前記熱流形成部の外部空間内に位置する部位に取り付けられ、前記第１の断熱部は、前記熱流センサの表面を残して当該熱流センサと前記熱流形成部の外部空間内に位置する部位とを囲う。
【００２６】
かかる構成によれば、ヒートパイプにおいて内部側部位から外部側部位へ当該ヒートパイプ内の熱が移動することによって外側部位と熱伝導可能な熱流センサの背面の温度が変化して当該背面と表面との間に温度差が生じ、これにより、外部側部位が熱流センサを介して外部空間に熱を放出する。その結果、熱流センサ内を通過する熱流が形成される。
【００２７】
具体的には、ヒートパイプにおいて内部側部位から外部側部位へ熱が移動することにより、外部側部位の温度が上昇し、当該部位と熱伝導可能な熱流センサの背面の温度が上昇して熱流センサの表面の温度よりも高くなる。これにより、内部側部位で吸熱されて外部側部位まで移動した測定空間内の熱が熱流センサの背面と表面との間を通過して外部空間に放出される。その結果、熱流センサ内に測定空間内の熱による熱流が形成される。
【００２８】
尚、熱流形成部の外部空間内に位置する部位に熱流センサが取り付けられる場合には、第１の断熱部を取り付け、内部側部位からヒートパイプ内に入った測定空間内の熱が全て熱流センサ内を通過して外部空間に放出されるようにして内部側部位からヒートパイプ内に入った測定空間内の熱と熱流センサを通過して外部空間に放出される熱との熱量を等しくすることにより、前記の熱流センサにおける熱収支に基づく関係式を用いて測定空間の露点を求めることが可能となる。
【００２９】
また、熱流センサが外部空間内に位置するため、当該熱流センサへの結露を防ぎ、これにより熱流センサの結露による劣化を防止することができる。
【００３０】
前記ヒートパイプは、前記熱流センサの背面と対応する形状の取付面を有し、前記熱流センサは、その背面が前記取付面と接するように前記ヒートパイプに取り付けられてもよい。
【００３１】
かかる構成によれば、熱流センサが取り付け易くなる。また、熱流センサの背面とヒートパイプの取付面とが接するように熱流センサをヒートパイプに取り付けることにより、他の伝熱部材等をヒートパイプと熱流センサとの間に介在させる場合に比べて熱容量を小さくでき、これにより、露点を計測するときの応答速度を早くすることができる。
【００３２】
前記熱流形成部は、ペルチェ素子を有し、前記熱流センサは、その背面が前記ペルチェ素子の吸熱側部位と熱伝導可能となるように前記熱流形成部に取り付けられてもよい。
【００３３】
かかる構成によれば、ペルチェ素子の吸熱側部位が熱流センサを介して測定空間内の熱を吸熱しこの熱を放熱側部位から放出することにより、熱流センサ内を通過する熱流が形成される。
【００３４】
具体的には、ペルチェ素子において吸熱側部位から放熱側部位へその内部の熱が移動することにより、吸熱側部位の温度が低下し、当該部位と熱伝導可能な熱流センサの背面の温度が低下して熱流センサの表面の温度よりも低くなる。これにより、測定空間内の熱が熱流センサの表面と背面との間を通過して吸熱側部位に入り、熱流センサ内に測定空間内の熱による熱流が形成される。
【００３５】
しかも、ペルチェ素子を用いることにより、当該ペルチェ素子へ供給する電流量によって熱流センサを通過する熱流量を変更できるため、より広い湿度範囲において測定空間の露点を測定することが可能となる。
【００３６】
また、ペルチェ素子に供給する電流を逆にして（即ち、熱流センサの背面に向けて熱を放出するようにして）熱流センサを通過する熱の熱流量を計測することにより、第２温度検出部での温度の計測位置と第１温度検出部での温度の計測位置との間の熱抵抗値を求めることができる。即ち、熱流形成部がペルチェ素子を備えることにより、予め前記熱抵抗値を演算や試験測定等を行って求めてこれをメモリ等に記憶させておかなくても、露点を測定することが可能となる。
【００３７】
前記熱流センサは、前記ペルチェ素子の吸熱側部位に取り付けられ、前記ペルチェ素子は、前記吸熱側部位が前記熱流センサを介して前記測定空間内の熱を吸熱可能で、且つ、放熱側部位が前記吸熱側部位によって吸熱された前記熱を当該測定空間に対して断熱部で隔てられる外部空間へ放熱可能に配置されてもよい。
【００３８】
かかる構成によれば、ペルチェ素子が駆動することにより生じる熱を外部空間に放出することができるため、測定空間内の温度が制御し易くなる。
【００３９】
前記熱流形成部は、前記熱流センサを挟んで前記吸熱側部位と反対側に配置されると共に前記測定空間内に少なくとも一部を露出させて当該測定空間内の熱を前記熱流センサを介して前記吸熱側部位に供給可能な伝熱部材を備え、前記ペルチェ素子は、前記放熱側部位が前記外部空間内に位置するように配置されてもよい。
【００４０】
かかる構成によれば、伝熱部材を熱流センサよりも測定空間側に配置することによって熱流センサが測定空間内に露出しないようにして露点測定時の当該センサへの結露を防ぎ、これにより、熱流センサの結露による劣化を防止することができる。
【００４１】
また、放熱側部位が外部空間内に位置しているため、ペルチェ素子が駆動することによって生じる熱をより効率よく外部空間に放出することができる。
【００４２】
前記ペルチェ素子と、前記吸熱側部位に取り付けられた熱流センサとが前記測定空間内に位置するように配置されてもよい。
【００４３】
このようにペルチェ素子と熱流センサとを測定空間内に配置する構成とすることにより、熱を外部空間へ放出するための穴等を外部空間と測定空間とを隔てる断熱部等に設けることなく露点の計測が可能となる。また、放熱側部位の熱を外部空間に放出しなくてもよいため、測定空間内におけるペルチェ素子の配置の自由度が向上する。
【００４４】
また、本発明は、測定空間の露点を測定するための露点計であって、表面と背面とを有し、これら表面と背面との間を通過する熱流の熱流量を計測する第１の熱流センサと、表面と背面とを有し、これら表面と背面との間を通過する熱流の熱流量を計測する第２の熱流センサと、前記第１の熱流センサが取り付けられ、当該第１の熱流センサの背面に熱伝導可能な第１の熱流形成部と、前記第２の熱流センサが取り付けられ、当該第２の熱流センサの背面に熱伝導可能な第２の熱流形成部と、前記第１及び第２の熱流形成部の温度、又は前記第１及び第２の熱流センサの温度をそれぞれ計測する温度検出部と、前記測定空間の温度を計測する測定空間温度検出部と、前記測定空間の露点を算出する演算処理部と、を備える。そして、前記第１の熱流形成部は、当該第１の熱流形成部内の熱の移動により前記第１の熱流センサの背面の温度を変化させて当該背面と前記表面との間に温度差を設けることにより当該第１の熱流センサ内を通過する熱流を形成し、前記第２の熱流形成部は、当該第２の熱流形成部内の熱の移動により前記第２の熱流センサの背面の温度を変化させて当該背面と前記表面との間に温度差を設けることにより当該第２の熱流センサ内を通過する熱流を形成すると共に、前記第２の熱流センサ内を通過する熱流の熱流量が前記第１の熱流センサ内を通過する熱流の熱流量と異なる量となるようにし、前記演算処理部は、前記熱流が形成されたときの各熱流センサにおける熱収支に基づく関係式を用いて、前記温度検出部により計測される前記第１及び第２の熱流形成部又は前記第１及び第２の熱流センサの温度と、前記測定空間温度検出部により計測される前記測定空間の温度と、前記第１及び第２の熱流センサによりそれぞれ計測される熱流量と、から前記測定空間の露点を算出する。
【００４５】
この露点計によれば、各熱流形成部又は各熱流センサの温度、測定空間の温度、及び各熱流センサ内を通過した熱流の熱流量をそれぞれ計測し、これらを、内部に熱流が形成されたときの各熱流センサにおける熱収支に基づく関係式に代入することにより、広い湿度範囲において測定空間の露点を精度よく求めることができる。即ち、各熱流形成部又は各熱流センサの温度、及び各熱流センサ内を通過した熱流の熱流量をそれぞれ測定することにより、所定の熱抵抗値を用いることなく、広い湿度範囲において測定空間の露点を精度よく求めることができる。このため、内部に熱流が形成されたときの各熱流センサにおける熱収支に基づく関係式を準備しておけば、予め前記熱抵抗値を演算や試験測定等を行って求めてこれをメモリ等に記憶させておかなくても露点の測定の際に実測によって得られる値（各熱流形成部又は各熱流センサの温度、測定空間の温度、及び各熱流センサを通過した熱流の熱流量）だけで露点を測定することが可能となる。
【００４６】
また、当該露点計では、第１及び第２の熱流センサと、第１及び第２の熱流形成部と、温度検出部と、測定空間温度検出部と、演算処理部とにより構成されるので、従来の鏡面冷却式露点計のように非常に多くの部材で構成されるものに比べて構造を簡略化することができる。また、この露点計は、従来の乾湿球湿度計のようにウィックを必要としないので、古くなって水の吸い上げが悪くなる毎にウィックを交換するといったメンテナンスに係る作業負担を軽減することができる。従って、本発明による露点計では、メンテナンスに係る作業負担を軽減しながら、構造を簡略化することができる。
【００４７】
また、本発明は、測定空間の相対湿度を測定するための湿度計であって、上記のいずれか１項に記載の露点計と、前記露点計の演算処理部により求められた露点に基づいて前記測定空間の相対湿度を算出する湿度演算処理部と、を備える。
【００４８】
この湿度計によれば、熱流形成部又は熱流センサの温度、測定空間の温度、及び熱流センサ内を通過した熱流の熱流量を計測することにより、広い湿度範囲において測定空間の露点が精度よく求まるため、この露点に基づき相対湿度を算出することにより、測定空間の相対湿度を精度よく求めることができる。
【００４９】
また、本発明による湿度計では、熱流センサ、熱流形成部、各温度検出部（温度検出部及び測定空間温度検出部）、及び演算処理部を備える露点計と、湿度演算処理部とにより構成されるので、従来の鏡面冷却式露点計を用いた湿度計のように非常に多くの部材で構成されるものに比べて構造を簡略化することができる。しかも、従来の乾湿球湿度計のようにウィックを必要としないので、メンテナンスに係る作業負担を軽減することができる。
【発明の効果】
【００５０】
以上より、本発明によれば、メンテナンス性がよく且つ簡略な構造でありながら、広い湿度範囲において露点を測定可能な露点計、及び湿度計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】第１実施形態による露点計を説明するための概略構成図である。
【図２】前記露点計における熱流センサが取り付けられた熱流形成部の一部拡大斜視図である。
【図３】前記露点計の熱流形成部及び熱流センサにおける熱の移動や熱抵抗を説明するための概念図である。
【図４】第２実施形態による露点計を説明するための概略構成図である。
【図５】前記露点計の熱流形成部及び熱流センサにおける熱の移動や熱抵抗を説明するための概念図である。
【図６】第３実施形態による露点計を説明するための概略構成図である。
【図７】前記露点計の熱流形成部及び熱流センサにおける熱の移動や熱抵抗を説明するための概念図である。
【図８】第４実施形態による露点計を説明するための概略構成図である。
【図９】前記露点計の熱流形成部及び熱流センサにおける熱の移動や熱抵抗を説明するための概念図である。
【図１０】第５実施形態による湿度計を説明するための概略構成図である。
【図１１】他実施形態による露点計の熱流形成部を説明するための図である。
【図１２】他実施形態による露点計の熱流形成部及び熱流センサにおける熱の移動や熱抵抗を説明するための概念図である。
【図１３】取付部を有するヒートパイプを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００５３】
<第１実施形態>
図１は、本発明の第１実施形態による露点計を説明するための概略構成図であり、図２は、図１の一部拡大斜視図であり、図３は、図１に示した露点計の熱流形成部及び熱流センサにおける熱の移動や熱抵抗を説明するための概念図である。
【００５４】
本実施形態の露点計１０は、測定空間Ｓ１内の露点Ｔｄを測定するものであり、熱流センサ１２と、熱流形成部２０と、冷却ファン２８と、第１温度検出部（温度検出部）１４と、第２温度検出部（測定空間温度検出部）１６と、演算処理部３０とを備える。
【００５５】
熱流センサ１２は、その内部を通過する熱流の量（熱流量）Ｑｅｏを計測する。具体的に、熱流センサ１２は、表面１２ａと背面１２ｂとを有し、これら表面１２ａと背面１２ｂとの間を通過する熱流の熱流量Ｑｅｏを計測する。この熱流センサ１２は、演算処理部３０に接続され、計測した熱流量Ｑｅｏに応じた信号（熱流信号）を出力する。熱流センサ１２は、測定空間Ｓ１内において熱流形成部２０に取り付けられている。
【００５６】
熱流形成部２０は、ヒートパイプ２２と、伝熱板２４と、複数の冷却フィン２６、２６、…と、を備え、熱流形成部２０内の熱の移動により熱流センサ１２の背面１２ｂの温度を変化させて当該背面１２ｂと表面１２ａとの間に温度差を設けることにより当該熱流センサ１２内を通過する熱流を形成する。
【００５７】
ヒートパイプ２２は、測定空間Ｓ１内と、この測定空間Ｓ１の外側の外部空間Ｓ２とに跨って配置される。ヒートパイプ２２のうち測定空間Ｓ１内に位置する部位を内側部（内部測部位）２２ａとし、外部空間Ｓ２内に位置する部位を外側部（外部側部位）２２ｂとする。測定空間Ｓ１は、例えば、断熱壁１００（断熱部）で囲まれた恒温恒湿槽１０１の内側の空間である。一方、外部空間Ｓ２は、前記恒温恒湿槽１０１の外側の空間である。恒温恒湿槽１０１の駆動により測定空間Ｓ１の温度を外部空間Ｓ２の温度よりも高くすることが可能となっている。この恒温恒湿槽１０１を構成する断熱壁１００には貫通孔１００ａが形成されている。ヒートパイプ２２は、この貫通孔１００ａに挿通されることにより、測定空間Ｓ１と外部空間Ｓ２とに跨って配置される。
【００５８】
尚、本実施形態では、ヒートパイプ２２が用いられるが、これに限定されない。例えば、ヒートパイプ２２の代わりに、熱伝導率の高い（即ち、熱抵抗値の小さな）棒状部材（例えば、銅棒等）が用いられてもよい。
【００５９】
伝熱板２４は、熱流センサ１２を通過した熱をヒートパイプ２２の内側部２２ａに伝熱するための部材であり、測定空間Ｓ１内においてヒートパイプ２２の内側部２２ａに取り付けられる。この伝熱板２４は、板形状を有し、熱伝導率が高い（抵抗値の小さな）素材によって形成される。具体的に、伝熱板２４の一方の主面（取付面）２４ａは熱流センサ１２の背面１２ｂと同一の形状を有し、伝熱板２４の厚さはヒートパイプ２２の外径よりも大きい（図２参照）。この伝熱板２４にその厚み方向と直交する方向に内側部２２ａが挿入されることによりヒートパイプ２２が取り付けられる。また、伝熱板２４の取付面２４ａには、熱流センサ１２の背面１２ｂが面接触するように熱流センサ１２が取り付けられる。これにより、熱流センサ１２の背面１２ｂとヒートパイプ２２の内側部２２ａとが熱伝導可能になる。
【００６０】
各冷却フィン２６は、ヒートパイプ２２の外側部２２ｂに取り付けられる板状の部材であり、外部空間Ｓ２における表面積を増やすことによりヒートパイプ２２の外側部２２ｂの熱を外部空間Ｓ２に効率よく放出するための部材である。尚、ヒートパイプ２２の外側部２２ｂには、冷却フィン２６の変わりにペルチェ素子等の冷却手段が設けられてもよい。
【００６１】
冷却ファン２８は、ヒートパイプ２２の外側部２２ｂに対して送風することにより、外側部２２ｂから外部空間Ｓ２への熱の放出量を増加させる。この冷却ファン２８は、演算処理部３０に接続され、当該演算処理部３０からの指令信号に基づいて送風の開始及び停止や送風量の変更を行う。
【００６２】
尚、ヒートパイプ２２の外側部２２ｂから外部空間Ｓ２に熱を十分に放出できれば、冷却フィン２６や冷却ファン２８が設けられなくてもよい。また、冷却フィン２６及び冷却ファン２８の一方のみが設けられてもよい。
【００６３】
第１温度検出部１４は、露点Ｔｄを求めるための演算に用いられる熱流形成部２０の温度Ｔｅを計測する。本実施形態の第１温度検出部１４は、伝熱板２４の取付面２４ａに配置され、当該取付面２４ａの温度を計測し、その計測結果に応じた信号（第１温度信号）を出力する。
【００６４】
第２温度検出部１６は、露点Ｔｄを求めるための演算に用いられる測定空間Ｓ１の温度（測定空間温度）Ｔｉを計測する。この第２温度検出部１６は、測定空間Ｓ１内に配置され、測定空間Ｓ１内の温度Ｔｉを計測し、その計測結果に応じた信号（第２温度信号）を出力する。
【００６５】
演算処理部３０は、測定空間Ｓ１内の露点Ｔｄを算出し、この算出した露点Ｔｄを表示（出力）する。この演算処理部３０は、各種情報（信号）を出し入れ自在に格納可能な記憶部３１と、露点Ｔｄを算出する演算部３２と、演算部３２での演算結果を出力する出力部３３と、を備える。本実施形態の演算処理部３０には、各温度検出部１４、１６及び熱流センサ１２が当該演算処理部３０に対して切り離し可能に接続されている。
【００６６】
記憶部３１は、露点Ｔｄを求めるための演算に用いられる所定の関係式Ｔｄ１及び熱抵抗値Ｒｉｅを予め格納している。本実施形態では、記憶部３１として、例えば、ハードディスクやＲＡＭ等が用いられる。
【００６７】
関係式Ｔｄ１は、熱流形成部２０によって熱流センサ１２内を通過する熱流が形成されたときの当該熱流センサ１２における熱収支に基づくものであり、以下のようにして求められる。
【００６８】
測定空間の温度（測定空間温度）Ｔｉよりも外部空間の温度（外部空間温度）が低くなるように測定空間温度Ｔｉと外部空間温度との間に所定の温度差を設けると、ヒートパイプ２２において作動流体により内側部２２ａから外側部２２ｂに向けてヒートパイプ内の熱が輸送される。このため内側部２２ａの温度が低下し、当該部位と伝熱板２４を介して熱伝導可能な熱流センサ１２の背面１２ｂの温度も低下して当該背面１２ｂの温度が熱流センサ１２の表面１２ａの温度よりも低くなる。このように表面１２ａと背面１２ｂとの間に温度差が生じると測定空間Ｓ１内の熱が表面１２ａから熱流センサ１２内に入って当該熱流センサ１２内を通過して内側部２２ａに入り、これにより、熱流センサ１２内に測定空間Ｓ１内の熱による熱流が形成される。このとき、熱流センサ１２の表面１２ａの温度が測定空間Ｓ１の露点以下となって表面１２ａに結露が生じる。ここで、測定空間Ｓ１から熱流センサ１２を介して伝熱板２４へ入る顕熱をＱｉｅとし、結露により測定空間Ｓ１から熱流センサ１２を介して伝熱板２４へ供給される潜熱をＱｉｅＬとすると、顕熱Ｑｉｅは、
【００６９】
【数１】
0005685142.tif 000002
で表され、潜熱ＱｉｅＬは、
【００７０】
【数２】
0005685142.tif 000003
で表される。ここで、ＴｉＴｅ間の熱抵抗値をＲｉｅ、測定空間Ｓ１の絶対湿度をｘｉ、測定空間Ｓ１の露点をＴｄ、水の潜熱をλ、測定空間Ｓ１の比熱をＣｐａ、測定空間Ｓ１の飽和蒸気圧をＰｓ、測定空間Ｓ１の大気圧をＰ、第１温度検出部１４による温度計測面である取付面２４ａにおける絶対湿度をｘｅとする。尚、潜熱係数ｆは、以下の式（３）により定義する。
【００７１】
【数３】
0005685142.tif 000004
ここで、外側部２２ｂを内側部２２ａよりも低温にして熱流センサ１２の表面１２ａを測定空間Ｓ１の露点以下にし、表面１２ａに結露を生じさせたときに、測定空間Ｓ１から伝熱板２４へ入る顕熱Ｑｉｅと結露によって伝熱板２４に供給された潜熱ＱｉｅＬとを合わせた熱量が熱流センサ１２を通過した熱流の熱流量Ｑｅｏと等しくなるといった熱収支が測定空間Ｓ１の湿度に応じて潜熱が変化し成り立つ。従って、Ｑｉｅ、ＱｉｅＬ、Ｑｅｏの間には、
【００７２】
【数４】
0005685142.tif 000005
で表される関係が成り立つ（図３参照）。
【００７３】
そして、式（４）に上記の式（１）〜式（３）を代入して整理することにより、露点Ｔｄを求めるための関係式Ｔｄ１は、
【００７４】
【数５】
0005685142.tif 000006
で表される。
【００７５】
このように求められた関係式Ｔｄ１には、熱流形成部２０の種類や形状等によって異なり且つ露点Ｔｄの計測中に得られる各種温度等のデータからは導出することができない熱抵抗値Ｒｉｅが含まれている。そのため、本実施形態の露点計１０では、演算や事前実験等により熱抵抗値Ｒｉｅを求め、これらの値を記憶部３１に格納し、演算部３２が自由に使用できるようにしておくことにより、露点Ｔｄの測定の際に得られる温度データから演算部３２が露点Ｔｄを算出することを可能にしている。
【００７６】
演算部３２は、各温度検出部１４、１６からの第１及び第２温度信号と、熱流センサ１２からの熱流信号とを受信すると、記憶部３１に格納されている関係式Ｔｄ１と熱抵抗値Ｒｉｅとを用いて測定空間Ｓ１の露点Ｔｄを算出する（求める）。そして、演算部３２は、求めた露点Ｔｄを出力部３３に出力する。
【００７７】
出力部３３は、演算部３２の演算結果を受けて測定空間Ｓ１の露点Ｔｄを出力する。本実施形態の出力部３３は、演算結果を表示するように構成される。尚、出力部３３は、演算結果を表示する構成に限定されずに、液晶ディスプレイ等の外部の表示装置等に前記演算結果等を表示させるための信号を出力するように構成されてもよく、印字等によって出力するように構成されてもよい。
【００７８】
このように構成される露点計１０では、以下のようにして測定空間Ｓ１の露点Ｔｄが測定される。
【００７９】
ヒートパイプ２２の内側部２２ａと外側部２２ｂとの間に温度差が形成される。具体的には、演算処理部３０が恒温恒湿槽１０１を駆動させ、測定空間温度Ｔｉを外部空間温度よりも高くする。これにより、ヒートパイプ２２内の作動流体により内側部２２ａの熱が外側部２２ｂに輸送され、内側部２２ａが低温となり、この内側部２２ａと伝熱板２４を介して熱伝導可能な熱流センサ１２の背面１２ｂが冷却される。その結果、熱流センサ１２の表面１２ａと背面１２ｂとの間に温度差が形成され、測定空間Ｓ１内の熱が熱流センサ１２内を通過して内側部２２ａに入る、即ち、熱流センサ１２内を表面１２ａから背面１２ｂに向けて通過する熱流が形成される。このとき、熱流センサ１２の表面１２ａの温度が露点以下となり表面１２ａに測定空間Ｓ１中に存在する水分が付着して凝縮し、結露が生じる。
【００８０】
内側部２２ａに入った熱は、前記の通りヒートパイプ２２の作動流体によって外側部２２ｂに輸送され、外側部２２ｂに到達すると外側部２２ｂの表面及び複数の冷却フィン２６、２６、…から外部空間Ｓ２に放出される。このとき、演算処理部３０が冷却ファン２８を駆動し、冷却フィン２６に向けて送風することにより、測定空間Ｓ１からの熱が効率よく外部空間Ｓ２に放出される。
【００８１】
このようにして、測定空間Ｓ１内の熱が熱流センサ１２を通じて内側部２２ａに入り、作動流体によって外側部２２ｂまで輸送され、冷却フィン２６から外部空間Ｓ２に放出される（図３参照）。
【００８２】
このとき、演算部３２は、第１温度検出部１４が計測した伝熱板２４の取付面２４ａの温度と第２温度検出部１６が計測した測定空間温度Ｔｉと熱流センサ１２が計測した熱流量Ｑｅｏとを第１温度信号、第２温度信号、及び熱流信号として受信し、これらと、記憶部３１に格納されている関係式Ｔｄ１と熱抵抗値Ｒｉｅとを用いて測定空間の露点Ｔｄを算出する。そして、出力部３３が、演算部３２によって算出された測定空間Ｓ１の露点Ｔｄを表示（出力）する。
【００８３】
以上説明したように、第１実施形態の露点計によれば、熱流形成部２０（詳しくは、伝熱板２４の取付面２４ａ）の温度Ｔｅ、測定空間温度Ｔｉ、及び熱流センサ１２の表面１２ａと背面１２ｂとの間（熱流センサ１２内）を通過した熱流の熱流量Ｑｅｏを計測し、これらと、関係式Ｔｄ１と、熱抵抗値（測定空間Ｓ１における第２温度検出部１６での温度の計測位置と熱流形成部２０における第１温度検出部１４での温度の計測位置との間の熱抵抗値）Ｒｉｅとから、広い湿度範囲において測定空間Ｓ１の露点Ｔｄを精度よく求めることができる。これは、熱流センサ１２の表面１２ａが結露した状態であれば測定空間Ｓ１の相対湿度に関係なく成り立つ前記の熱流センサ１２における熱収支に基づく関係式Ｔｄ１を用いて露点Ｔｄを算出するためである。
【００８４】
また、当該露点計１０では、熱流センサ１２と、熱流形成部２０と、第１温度検出部１４と、第２温度検出部１６と、演算処理部３０とにより構成されるので、従来の鏡面冷却式露点計のように非常に多くの部材で構成されるものに比べて構造を簡略化することができる。また、この露点計１０は、従来の乾湿球湿度計のようにウィックを必要としないので、古くなって水の吸い上げが悪くなる毎にウィックを交換するといったメンテナンスに係る作業負担を軽減することができる。従って、本発明による露点計１０では、メンテナンスに係る作業負担を軽減しながら、構造を簡略化することができる。
【００８５】
また、熱流形成部２０において熱抵抗の小さなヒートパイプ２２を用いることにより、応答性の優れた露点計１０が得られる。
【００８６】
<第２実施形態>
図４は、本発明の第２実施形態による露点計を説明するための概略構成図であり、図５は、図４に示した露点計の熱流形成部及び熱流センサにおける熱の移動や熱抵抗を説明するための概念図である。次に、図４及び図５を参照して、本発明の第２実施形態による露点計の構成について説明するが、上記第１実施形態と同様の構成には同一符号を用いると共に詳細な説明を省略し、異なる構成についてのみ詳細に説明する。
【００８７】
本実施形態の露点計１０Ａは、図４に示されるように、熱流センサ１２と、熱流形成部２０Ａと、冷却ファン２８と、断熱部（第１の断熱部）４０と、第１温度検出部１４と、第２温度検出部１６と、演算処理部３０とを備える。
【００８８】
熱流センサ１２は、第１実施形態と異なり、外部空間Ｓ２内において熱流形成部２０Ａに取り付けられる。
【００８９】
熱流形成部２０Ａは、ヒートパイプ２２と、伝熱板２４と、を備え、伝熱板２４は、第１実施形態と異なり、外部空間Ｓ２内においてヒートパイプ２２の外側部２２ｂに取り付けられる。
【００９０】
冷却ファン２８は、熱流形成部２０に取り付けられた熱流センサ１２の表面１２ａに向けて送風可能に配置される。
【００９１】
断熱部４０は、熱流形成部２０Ａに取り付けられる。具体的に、断熱部４０は、熱伝導率の低い素材で形成され、熱流センサ１２の表面１２ａを残して当該熱流センサ１２と熱流形成部２０Ａの断熱壁１００よりも外部空間Ｓ２側に位置する部位（具体的には、ヒートパイプ２２の外側部２２ｂとこれに取り付けられた伝熱板２４）とを囲う。これにより、ヒートパイプ２２の外側部２２ｂから外部空間Ｓ２へ放出される熱は、全て熱流センサ１２を通過する。即ち、熱流形成部２０Ａの外部空間Ｓ２内に位置する部位に熱流センサ１２が取り付けられる場合には、断熱部４０を設けることにより、内側部２２ａからヒートパイプ２２内に入った測定空間Ｓ１内の熱が全て熱流センサ１２内を通過して外部空間Ｓ２に放出されるようにする。これにより、内側部２２ａからヒートパイプ２２内に入った測定空間Ｓ１内の熱と熱流センサ１２を通過して外部空間Ｓ２に放出される熱との熱量が等しくなり、関係式Ｔｄ１を用いて露点Ｔｄを測定することができる。
【００９２】
第１温度検出部１４は、ヒートパイプ２２の内側部２２ａの表面に配置され、当該表面の温度を計測し、その計測結果に応じた第１温度信号を出力する。
【００９３】
演算処理部３０の記憶部３１に格納されている熱抵抗値Ｒｉｅは、測定空間Ｓ１内の所定位置（第２温度検出部１６による温度計測位置）とヒートパイプ２２の内側部２２ａの表面（第１温度検出部１４による温度計測位置）との間の熱抵抗値である。
【００９４】
このように構成される露点計１０Ａでは、以下のようにして測定空間Ｓ１の露点Ｔｄが測定される。
【００９５】
演算処理部３０が恒温恒湿槽１０１を駆動させ、測定空間温度Ｔｉを外部空間温度よりも高くすることにより、ヒートパイプ２２の内側部２２ａと外側部２２ｂとの間に温度差が形成される。これにより、ヒートパイプ２２の内側部２２ａの熱が外側部２２ｂに輸送され、伝熱板２４を介して熱流センサ１２の背面１２ｂに前記熱が伝熱される。これにより、熱流センサ１２の表面１２ａと背面１２ｂとの間に温度差が形成され、ヒートパイプ２２の内側部２２ａからの熱が熱流センサ１２を通過して外部空間Ｓ２に放出される、即ち、熱流センサ１２内を背面１２ｂから表面１２ａに向けて通過する熱流が形成される。このとき、冷却ファン２８が熱流センサ１２の表面１２ａに向けて送風することにより熱流センサ１２の表面１２ａから外部空間Ｓ２に放出される熱量が大きくなるため、外側部２２ｂからの熱が効率よく外部空間Ｓ２に放出される。
【００９６】
一方、ヒートパイプ２２の内側部２２ａでは、当該内側部２２ａの熱が外側部２２ｂに輸送されて外部空間Ｓ２に放出されるため、内側部２２ａの温度が低温となって測定空間Ｓ１内の熱が内側部２２ａ内に入る。このとき、内側部２２ａが測定空間Ｓ１の露点以下となっているため、その表面に測定空間Ｓ１中に存在する水分が付着して凝縮し、結露が生じる。
【００９７】
このようにして、測定空間Ｓ１内の熱がヒートパイプ２２の内側部２２ａに入り、作動流体によって外側部２２ｂまで輸送され、熱流センサ１２を通じて外部空間Ｓ２に放出される（図５参照）。
【００９８】
このとき、演算部３２は、第１温度検出部１４が計測したヒートパイプ２２の内側部２２ａの表面の温度Ｔｅと第２温度検出部１６が計測した測定空間温度Ｔｉと熱流センサ１２が計測した熱流量Ｑｅｏとを第１温度信号、第２温度信号、及び熱流信号として受信し、これらと、記憶部３１に格納されている関係式Ｔｄ１と熱抵抗値Ｒｉｅとを用いて測定空間の露点Ｔｄを算出する。そして、出力部３３が、演算部３２によって算出された測定空間Ｓ１の露点Ｔｄを表示（出力）する。
【００９９】
以上説明したように、本実施形態の露点計１０Ａのように熱流センサ１２を熱流形成部２０Ａの外部空間Ｓ２内に位置する部位に取り付けても、測定空間Ｓ１の露点Ｔｄを計測することができる。しかも、熱流センサ１２を外部空間Ｓ２内に配置することにより当該熱流センサ１２への結露を防ぐことができ、その結果、熱流センサ１２の結露による劣化を防止することができる。
【０１００】
<第３実施形態>
図６は、本発明の第３実施形態による露点計を説明するための概略構成図であり、図７は、図６に示した露点計の熱流形成部及び熱流センサにおける熱の移動や熱抵抗を説明するための概念図である。次に、図６及び図７を参照して、本発明の第３実施形態による露点計の構成について説明するが、上記第１及び第２実施形態と同様の構成には同一符号を用いると共に詳細な説明を省略し、異なる構成についてのみ詳細に説明する。
【０１０１】
本実施形態の露点計１０Ｂは、熱流センサ１２と、熱流形成部２０Ｂと、冷却ファン２８と、第１温度検出部１４と、第２温度検出部１６と、演算処理部３０とを備える。
【０１０２】
熱流形成部２０Ｂは、第１及び第２実施形態と異なり、伝熱部材４２と、ペルチェ素子４４と、を備える。
【０１０３】
伝熱部材４２は、熱流センサ１２を挟んでペルチェ素子４４の吸熱側部位４４ａと反対側に配置されると共に測定空間Ｓ１内に一部を露出させて測定空間Ｓ１内の熱を熱流センサ１２を介して吸熱側部位４４ａに供給する。具体的に、伝熱部材４２は、熱伝導率の高い素材で形成された柱状の部材であり、恒温恒湿槽１０１の側壁を構成する断熱壁１００に形成された貫通孔１００ａに挿通されて一方の端部（ペルチェ素子４４と反対側の端部）４２ａが測定空間Ｓ１内に突出（露出）するように配置される。この伝熱部材４２の測定空間Ｓ１内に突出する端部４２ａと反対側の端部４２ｂには、当該端部４２ｂの端面に熱流センサ１２の表面１２ａが接するように熱流センサ１２が取り付けられる。尚、本実施形態では、伝熱部材４２の一部が測定空間Ｓ１内に突出するように配置されているが、例えば、貫通孔１００ａ内にペルチェ素子４４を配置して伝熱部材４２全体が測定空間Ｓ１内に突出（露出）するように配置されてもよい。
【０１０４】
ペルチェ素子４４は、吸熱側部位４４ａが熱流センサ１２を介して測定空間Ｓ１内の熱を吸熱可能で、且つ、放熱側部位４４ｂが吸熱側部位４４ａによって吸熱された熱を外部空間Ｓ２へ放熱可能に配置される。具体的には、ペルチェ素子４４は、外部空間Ｓ２において、吸熱側部位４４ａが熱流センサ１２の背面１２ｂと接するように熱流センサ１２に取り付けられ、放熱側部位４４ｂが外部空間Ｓ２に露出するように配置される。このペルチェ素子４４は、演算処理部３０と接続され、当該演算処理部３０からの指示信号に基づいて駆動する。
【０１０５】
熱流センサ１２は、外部空間Ｓ２内においてその背面１２ｂがペルチェ素子４４の吸熱側部位４４ａと熱伝導可能となるように当該ペルチェ素子４４に取り付けられる。具体的に、熱流センサ１２は、ペルチェ素子４４と伝熱部材４２との間に挟み込まれるように熱流形成部２０Ｂに取り付けられる。尚、本実施形態では、熱流センサ１２がペルチェ素子４４に直接取り付けられているが、これに限定されず、例えば、ペルチェ素子４４の吸熱側部位４４ａに伝熱部材（上記の伝熱部材４２と異なる伝熱部材）が取り付けられ、この伝熱部材に熱流センサ１２が取り付けられてもよい。
【０１０６】
第１温度検出部１４は、伝熱部材４２の測定空間Ｓ１内への突出側端部４２ａの端面に配置され、当該端面の温度を計測してその計測結果に応じた第１温度信号を出力する。
【０１０７】
演算処理部３０の記憶部３１に格納されている熱抵抗値Ｒｉｅは、測定空間Ｓ１内の所定位置（第２温度検出部１６による温度計測位置）と伝熱部材４２の測定空間Ｓ１内への突出側端部４２ａの端面（第１温度検出部１４による温度計測位置）との間の熱抵抗値である。
【０１０８】
このように構成される露点計１０Ｂでは、以下のようにして測定空間Ｓ１の露点Ｔｄが測定される。
【０１０９】
演算処理部３０がペルチェ素子４４を駆動させると、吸熱側部位４４ａの熱が放熱側部位４４ｂに輸送され、放熱側部位４４ｂから外部空間Ｓ２に放出されることにより、熱流センサ１２を介して伝熱部材４２のペルチェ素子４４側の端部４２ｂが冷却され、測定空間Ｓ１内に突出している部位との間に温度差が形成される。これにより、測定空間Ｓ１内の熱が伝熱部材４２の前記突出部位の表面から伝熱部材４２の内部に入ってペルチェ素子側の端部４２ｂへ移動し、熱流センサ１２を通じてペルチェ素子４４の吸熱側部位４４ａに供給される。このとき、熱流センサ１２内を表面１２ａから背面１２ｂに向けて通過する熱流が形成される。このとき、伝熱部材４２の突出側端部４２ａが露点以下となりその端面に測定空間Ｓ１中に存在する水分が付着して凝縮し、結露が生じる。
【０１１０】
ペルチェ素子４４の吸熱側部位４４ａに入った熱は、放熱側部位４４ｂに輸送され、外部空間Ｓ２に放出される。このとき、演算処理部３０が冷却ファン２８を駆動し、放熱側部位４４ｂに向けて送風することにより、測定空間Ｓ１からの熱が効率よく外部空間Ｓ２に放出される。
【０１１１】
このようにして、測定空間Ｓ１内の熱が伝熱部材４２から熱流センサ１２を通じてペルチェ素子４４の吸熱側部位４４ａに供給され、放熱側部位４４ｂから外部空間Ｓ２に放出される（図７参照）。
【０１１２】
演算部３２は、第１温度検出部１４が計測した伝熱部材４２の突出側端部４２ａの端面の温度Ｔｅと第２温度検出部１６が計測した測定空間温度Ｔｉと熱流センサ１２が計測した熱流量Ｑｅｏとを第１温度信号、第２温度信号、及び熱流信号として受信し、これらと、記憶部３１に格納されている関係式Ｔｄ１と熱抵抗値Ｒｉｅとを用いて測定空間の露点Ｔｄを算出する。そして、出力部３３が、演算部３２によって算出された測定空間Ｓ１の露点Ｔｄを表示（出力）する。
【０１１３】
以上説明したように、本実施形態の露点計１０Ｂによれば、ペルチェ素子４４を用いることにより、供給する電流量によって熱流センサ１２を通過する熱流量を変更できるため、より広い湿度範囲において測定空間Ｓ１の露点Ｔｄを測定することが可能となる。
【０１１４】
また、本実施形態の露点計１０Ｂによれば、ペルチェ素子４４が駆動することにより生じる熱を外部空間Ｓ２に放出することができるため、測定空間Ｓ１内の温度が制御し易くなる。しかも、放熱側部位４４ｂが外部空間Ｓ２内に位置しているため、ペルチェ素子４４が駆動することによって生じる熱をより効率よく外部空間に放出することができる。
【０１１５】
また、本実施形態の露点計１０Ｂによれば、伝熱部材４２を熱流センサ１２よりも測定空間Ｓ１側に配置することによって熱流センサ１２が測定空間Ｓ１内に露出しないようにして露点測定時の当該センサ１２への結露を防ぎ、これにより、熱流センサ１２の結露による劣化を防止することができる。
【０１１６】
<第４実施形態>
図８は、本発明の第４実施形態による露点計を説明するための概略構成図であり、図９は、図８に示した露点計の熱流形成部及び熱流センサにおける熱の移動や熱抵抗を説明するための概念図である。次に、図８及び図９を参照して、本発明の第４実施形態による露点計の構成について説明するが、上記第１〜第３実施形態と同様の構成には同一符号を用いると共に詳細な説明を省略し、異なる構成についてのみ詳細に説明する。
【０１１７】
本実施形態の露点計１０Ｃは、熱流センサ１２と、ペルチェ素子（熱流形成部）２０Ｃと、第１温度検出部１４と、第２温度検出部１６と、演算処理部３０とを備える。
【０１１８】
熱流センサ１２は、測定空間Ｓ１内においてその背面１２ｂがペルチェ素子２０Ｃの吸熱側部位２０Ｃａと熱伝導可能となるように当該ペルチェ素子２０Ｃに取り付けられる。尚、本実施形態では、熱流センサ１２がペルチェ素子２０Ｃに直接取り付けられているが、これに限定されず、例えば、ペルチェ素子２０Ｃの吸熱側部位２０Ｃａに伝熱部材が取り付けられ、この伝熱部材に熱流センサ１２が取り付けられてもよい。
【０１１９】
ペルチェ素子２０Ｃは、第３実施形態と異なり、放熱側部位２０Ｃｂと吸熱側部位２０Ｃａに取り付けられた熱流センサ１２とが測定空間Ｓ１内に位置するように配置される。即ち、ペルチェ素子２０Ｃは、熱流センサ１２が取り付けられた状態で、全体が測定空間Ｓ１内に位置するように配置される。
【０１２０】
第１温度検出部１４は、ペルチェ素子２０Ｃの吸熱側部位２０Ｃａにおける熱流センサ１２と接する面に配置され、当該面の温度を計測してその計測結果に応じた第１温度信号を出力する。
【０１２１】
演算処理部３０の記憶部３１に格納されている熱抵抗値Ｒｉｅは、測定空間Ｓ１内の所定位置（第２温度検出部１６による温度計測位置）とペルチェ素子２０Ｃの吸熱側部位２０Ｃａにおける熱流センサ１２と接する面（第１温度検出部１４による温度計測位置）との間の熱抵抗値である。
【０１２２】
このように構成される露点計１０Ｃでは、以下のようにして測定空間Ｓ１の露点Ｔｄが測定される。
【０１２３】
演算処理部３０がペルチェ素子４４を駆動すると、吸熱側部位４４ａの熱が放熱側部位４４ｂに輸送され、放熱側部位４４ｂから測定空間Ｓ１内に放出されることにより、熱流センサ１２の背面１２ｂが冷却され、この背面１２ｂと表面１２ａとの間に温度差が形成される。これにより、測定空間Ｓ１内の熱が熱流センサ１２を通じてペルチェ素子４４の吸熱側部位４４ａに吸熱される、即ち、熱流センサ１２内を表面１２ａから背面１２ｂに向けて通過する熱流が形成される。このとき、熱流センサ１２の表面１２ａが露点以下となり測定空間Ｓ１中に存在する水分が付着して凝縮し、結露が生じる。
【０１２４】
ペルチェ素子４４の吸熱側部位４４ａに入った熱は、放熱側部位４４ｂに輸送され、測定空間Ｓ１に放出される。
【０１２５】
このようにして、測定空間Ｓ１内の熱が熱流センサ１２を通じてペルチェ素子４４の吸熱側部位４４ａに吸熱され、放熱側部位４４ｂから測定空間Ｓ１に放出される（図９参照）。
【０１２６】
このとき、演算部３２は、第１温度検出部１４が計測したペルチェ素子４４の熱流センサ１２が取り付けられた面の温度Ｔｅと第２温度検出部１６が計測した測定空間温度Ｔｉと熱流センサ１２が計測した熱流量Ｑｅｏとを第１温度信号、第２温度信号、及び熱流信号として受信し、これらと、記憶部３１に格納されている関係式Ｔｄ１と熱抵抗値Ｒｉｅとを用いて測定空間の露点Ｔｄを算出する。そして、出力部３３が、演算部３２によって算出された測定空間Ｓ１の露点Ｔｄを表示（出力）する。
【０１２７】
以上説明したように、本実施形態の露点計１０Ｃによれば、熱を外部空間Ｓ２へ放出するための穴等を外部空間Ｓ２と測定空間Ｓ１とを隔てる断熱壁１００等に設けることなく露点Ｔｄの計測が可能となる。また、放熱側部位４４ｂの熱を外部空間Ｓ２に放出しなくてもよいため、測定空間Ｓ１内におけるペルチェ素子４４の配置の自由度が向上する。
【０１２８】
<第５実施形態>
図１０は、本発明の第５実施形態による湿度計を説明するための概略構成図である。次に、図１０を参照して、本発明の第５実施形態による湿度計の構成について説明するが、上記第１〜第４実施形態と同様の構成には同一符号を用いると共に詳細な説明を省略し、異なる構成についてのみ詳細に説明する。
【０１２９】
本実施形態の湿度計５０は、測定空間Ｓ１内の相対湿度を測定するものであり、上記第１実施形態の露点計１０を構成する各構成要素に加え、さらに湿度演算処理部３６を備える。尚、露点計の構成は、第１実施形態の露点計１０に限定されず、第２〜第４実施形態の露点計１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ等でもよい。
【０１３０】
湿度演算処理部３６は、露点計１０の演算部３２（演算処理部３０）により算出された露点Ｔｄから測定空間Ｓ１の相対湿度Φを算出する。
【０１３１】
詳しくは、以下に説明する。
【０１３２】
湿度演算処理部３６は、以下の式（６）に演算部３２により算出された露点Ｔｄを代入することにより測定空間Ｓ１の絶対湿度Ｘｉを算出する。
【０１３３】
【数６】
0005685142.tif 000007
ここで、Ｐは、大気の全圧である。
【０１３４】
そして、湿度演算処理部３６は、この絶対湿度Ｘｉから測定空間Ｓ１の水蒸気分圧Ｐｖｉを以下の式（７）に基づき算出する。
【０１３５】
【数７】
0005685142.tif 000008
湿度演算処理部３６は、空気温度と飽和水蒸気圧との関係を示すテーブルを有し、このテーブルと式（７）により算出した水蒸気分圧Ｐｖｉとから、以下の式（８）に基づいて測定空間Ｓ１の相対湿度Φを算出する。
【０１３６】
【数８】
0005685142.tif 000009
ここで、測定空間温度Ｔｉでの飽和蒸気圧をＰｖｓとする。
【０１３７】
このように構成される湿度計５０では、第１実施形態と同様にして演算部３２が測定空間Ｓ１の露点Ｔｄを算出することにより、これに基づいて湿度演算処理部３６が測定空間Ｓ１の相対湿度Φを算出する。そして、出力部３３が、演算部３２によって算出された測定空間Ｓ１の露点Ｔｄ及び湿度演算処理部３６によって算出された測定空間Ｓ１の相対湿度Φを表示（出力）する。尚、湿度計５０は、相対湿度Φのみを表示するように構成されてもよい。
【０１３８】
この湿度計５０によれば、熱流形成部２０の温度Ｔｅ、測定空間温度Ｔｉ、及び熱流センサ１２内を通過した熱流の熱流量Ｑｅｏを計測することにより、広い湿度範囲において測定空間Ｓ１の露点Ｔｄが精度よく求まるため、この露点Ｔｄに基づき相対湿度Φを算出することにより、測定空間Ｓ１の相対湿度Φを精度よく求めることができる。
【０１３９】
また、本発明による湿度計５０では、熱流センサ１２、熱流形成部２０、各温度検出部（第１温度検出部１４、第２温度検出部１６等）、及び演算処理部３０を備える露点計１０と、湿度演算処理部３６とにより構成されるので、従来の鏡面冷却式露点計を用いた湿度計のように非常に多くの部材で構成されるものに比べて構造を簡略化することができる。しかも、従来の乾湿球湿度計のようにウィックを必要としないので、メンテナンスに係る作業負担を軽減することができる。
【０１４０】
尚、本発明の露点計及び湿度計は、上記第１〜第５実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１４１】
第１温度検出部１４は、熱流形成部２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ又は熱流センサ１２の温度を計測できる位置であれば、具体的な配置位置は限定されない。上記第１〜第５実施形態の露点計１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃにおいては、第１温度検出部１４は、熱流形成部２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの測定空間内に位置する部位の温度を計測しているが、この位置の温度に限定されない。例えば、第１及び第２実施形態の熱流形成部２０、２０Ａにおけるヒートパイプ２２の外側部２２ｂやこの外側部２２ｂに取り付けられた伝熱板２４の温度でもよく、第３実施形態の熱流形成部２０Ｂにおけるペルチェ素子４４や伝熱部材４２の熱流センサ１２と接する面や伝熱部材４２の内部等の温度でもよい。また、第１温度検出部１４によって温度が計測される位置は、熱流センサ１２の表面１２ａや背面１２ｂ等であってもよい。
【０１４２】
このように、第１温度検出部１４によって温度Ｔｅを計測する位置を上記第１〜第５実施形態における位置から変えても、露点Ｔｄの導出に用いられる熱抵抗値Ｒｉｅを測定空間温度Ｔｉを測定した位置と第１温度検出部１４によって温度Ｔｅを測定した位置との間の熱抵抗値とすることにより、関係式Ｔｄ１を用いて測定空間Ｓ１の露点Ｔｄを精度よく算出することができる。
【０１４３】
また、上記第３及び第４実施形態のように、熱流形成部２０Ｂ、２０Ｃがペルチェ素子４４を備える場合には、記憶部３１に熱抵抗値Ｒｉｅを予め格納せずに、測定空間Ｓ１の露点Ｔｄを測定するときに演算処理部３０の演算部３２等が熱抵抗値Ｒｉｅを求めてこれを用いるように構成されてもよい。
【０１４４】
具体的には、演算処理部３０がペルチェ素子４４に供給する電流を逆にして（即ち、熱流センサ１２の背面１２ｂに向けて熱を放出するようにして）結露しない条件下で熱流センサ１２を通過する熱流の熱流量Ｑｅｏを計測することにより、測定空間Ｓ１における第２温度検出部１６での温度計測位置と熱流形成部２０Ｂ、２０Ｃにおける第１温度検出部１４での温度計測位置との間の熱抵抗値Ｒｉｅを求めることができる。
【０１４５】
詳しくは、演算処理部３０がペルチェ素子４４に供給する電流を逆にすることにより、熱流センサ１２を通じてペルチェ素子４４から測定空間Ｓ１に熱が放出される。このときの熱流量Ｑｅｏを熱流センサ１２が計測する。そして、演算部３２等が
【０１４６】
【数９】
0005685142.tif 000010
に熱流センサ１２により計測された熱流量Ｑｅｏと、このときに第１温度検出部１４及び第２温度検出部１６によって検出された温度Ｔｅ、Ｔｉとを代入することにより、熱抵抗値Ｒｉｅが求められる。演算部３２は、これを記憶部３１に格納する。その後、演算部３２は、この記憶部３１に格納された熱抵抗値Ｒｉｅを用いて、第３実施形態及び第４実施形態と同様にして、測定空間Ｓ１の露点Ｔｄを求める。
【０１４７】
このように、熱流形成部２０Ｂ、２０Ｃがペルチェ素子４４を備えることにより、予め熱抵抗値Ｒｉｅを演算や試験測定等を行って求めてこれをメモリ等の記憶部に記憶させておかなくても、露点Ｔｄを測定することが可能となる。
【０１４８】
また、上記第３実施形態では、熱流センサ１２を挟んでペルチェ素子４４と反対側に伝熱部材４２が配置されているが、この伝熱部材４２を配置せずに熱流センサ１２の表面１２ａが測定空間Ｓ１に露出する構成でもよい。
【０１４９】
また、熱伝導率の高い素材で形成された伝熱部材４２に限定されず、内部に閉じ込められた作動流体によって内部の熱が移動するヒートパイプ方式の伝熱部材１４４が用いられてもよい（図１１参照）。かかる構成によれば、熱流形成部の熱容量が小さくなるため、応答性のよい露点計が得られる。
【０１５０】
また、上記第１〜第５実施形態においては、熱流センサ１２及び熱流形成部２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）がそれぞれ１個ずつ配置されているが、図１２に示されるように、第１の熱流センサ１１２Ａ及び第２の熱流センサ１１２Ｂと、第１の熱流センサ１１２Ａが取り付けられる第１の熱流形成部１２０Ａ及び第２の熱流センサ１１２Ｂが取り付けられる第２の熱流形成部１２０Ｂ（図１２においてはいずれもペルチェ素子）と、を備える構成でもよい。かかる構成によれば、第１〜第５実施形態における熱抵抗値Ｒｉｅを用いることなく、広い湿度範囲において測定空間Ｓ１の露点Ｔｄを精度よく求めることができる。このため、第１の熱流形成部１２０Ａによって第１の熱流センサ１１２Ａ内を通過する熱流が形成されると共に第２の熱流形成部１２０Ｂによって第２の熱流センサ１１２Ｂ内を通過する熱流が形成されたときの各熱流センサ１１２Ａ、１１２Ｂにおける熱収支に基づく関係式Ｔｄ２を準備しておけば、予め熱抵抗値Ｒｉｅを演算や試験測定等を行って求めてこれをメモリ等の記憶部３１に記憶させておかなくてもよく、露点Ｔｄの測定の際に実測によって得られる値（各熱流形成部１２０Ａ、１２０Ｂの温度Ｔｅ、Ｔｅ’、測定空間Ｓ１の温度、及び各熱流センサ１１２Ａ、１１２Ｂを通過した熱流の熱流量Ｑｅｏ、Ｑｅｏ’）から露点Ｔｄを求めることが可能となる。
【０１５１】
具体的には、以下のようにして露点Ｔｄが求められる。
【０１５２】
演算処理部３０は、第１及び第２の熱流センサ１１２Ａ、１１２Ｂ内を通過する熱流の熱流量Ｑｅｏ，Ｑｅｏ’が互いに異なる量となるように、各熱流形成部１２０Ａ、１２０Ｂを制御する。具体的に、第１及び第２の熱流形成部１２０Ａ、１２０Ｂがいずれもペルチェ素子の場合には、各ペルチェ素子に供給する電流量を互いに異なる量とする。そして、第１及び第２の熱流形成部１２０Ａ、１２０Ｂ（又は第１及び第２の熱流センサ１１２Ａ、１１２Ｂ）の温度を計測する第３温度検出部（温度検出部）は、第１及び第２の熱流形成部１２０Ａ、１２０Ｂの温度（又は第１及び第２の熱流センサ１１２Ａ、１１２Ｂの温度）Ｔｅ、Ｔｅ’をそれぞれ計測する。
【０１５３】
演算部３２は、下記の関係式Ｔｄ２に第３温度検出部によって計測された各熱流形成部１２０Ａ、１２０Ｂの温度Ｔｅ、Ｔｅ’と、各熱流センサ１１２Ａ、１１２Ｂによって計測された熱流量Ｑｅｏ，Ｑｅｏ’と第２温度検出部１６によって計測された測定空間温度Ｔｉとを代入することにより露点を算出する。
【０１５４】
【数１０】
0005685142.tif 000011
尚、関係式Ｔｄ２は、以下のようにして求められる。
【０１５５】
第１及び第２の熱流センサ１１２Ａ、１１２Ｂについて、それぞれ下記の式（１１−１）と式（１１−２）とが成立する。
【０１５６】
【数１１】
0005685142.tif 000012
これらの式（１１−１）と式（１１−２）とから、
【０１５７】
【数１２】
0005685142.tif 000013
が求められる。
【０１５８】
そして、式（１２−１）＝式（１２−２）より、
【０１５９】
【数１３】
0005685142.tif 000014
が求められる。
【０１６０】
上記第１及び第２実施形態では、熱流センサ１２は、ヒートパイプ２２に設けられた伝熱板２４に取り付けられているが、図１３に示されるような取付部２３が形成されたヒートパイプ２２に直接取り付けられてもよい。具体的に、ヒートパイプ２２の外側部２２ｂに熱流センサ１２の背面１２ｂと同一形状の取付面２３ａを有する取付部２３が形成されている。そして、熱流センサ１２の背面１２ｂが取付面２３ａと接するように熱流センサ１２がヒートパイプ２２に取り付けられる。尚、熱流センサ１２を測定空間Ｓ１内に配置する露点計の場合には、取付部２３は、ヒートパイプ２２の内側部２２ａに形成される。
【０１６１】
かかる構成によれば、熱流センサ１２が取り付け易くなる。また、熱流センサ１２の背面１２ｂとヒートパイプ２２の取付面２３ａとが接するように熱流センサ１２をヒートパイプ２２に取り付けることにより、他の伝熱部材等をヒートパイプ２２と熱流センサ１２との間に介在させる場合に比べて熱容量をより小さくでき、これにより、露点Ｔｄを計測するときの応答速度を早くすることができる。
【符号の説明】
【０１６２】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ       露点計
１２   熱流センサ
１２ａ 表面
１２ｂ 背面
１４   第１温度検出部（温度検出部）
１６   第２温度検出部（測定空間温度検出部）
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ       熱流形成部
２２   ヒートパイプ
２４   伝熱板
３０   演算処理部
３６   湿度演算処理部
４０   断熱部（第１の断熱部）
４２   伝熱部材
４４   ペルチェ素子
４４ａ 吸熱側部位
４４ｂ 放熱側部位
５０   湿度計
１００ 断熱壁（断熱部／第２の断熱部）
１０１ 恒温恒湿槽
Ｑｅｏ 熱流量
Ｑｉｅ 顕熱
ＱｉｅＬ      潜熱
Ｒｉｅ 熱抵抗値
Ｓ１   測定空間
Ｓ２   外部空間
Ｔｄ   露点
Ｔｅ   伝熱面の温度（温度検出部により計測された温度）
Ｔｉ   測定空間温度
Φ     相対湿度
【図１】
0005685142.tif 000015
【図２】
0005685142.tif 000016
【図３】
0005685142.tif 000017
【図４】
0005685142.tif 000018
【図５】
0005685142.tif 000019
【図６】
0005685142.tif 000020
【図７】
0005685142.tif 000021
【図８】
0005685142.tif 000022
【図９】
0005685142.tif 000023
【図１０】
0005685142.tif 000024
【図１１】
0005685142.tif 000025
【図１２】
0005685142.tif 000026
【図１３】
0005685142.tif 000027